JP4241862B2 - 圧縮機構及びスクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は圧縮機及びスクロール圧縮機に関し、特に圧縮機構に用いられる材質に関する。

スクロール型の圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構を備えている。圧縮機構は、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材を有した固定スクロール及び可動スクロールを備える。

従来は、固定スクロールと可動スクロールとには、同じ材質が用いられることが多い。かかる材質には、例えばねずみ鋳鉄品や、半溶融ダイキャスト法によって鋳鉄を成形して得られた成形品などを採用することが提案されている。

なお、本発明に関連する技術を以下に示す。
特開２００５−３６６９３号公報

しかし、固定スクロールと可動スクロールとに同じ材質のものを用いた場合、以下の問題があった。

すなわち、圧縮機構の強度と剛性を高めることができても、固定スクロールと可動スクロールとの焼付きが生じやすかった。焼付きが生じると、圧縮機構が駆動できなくなる。かかる問題は、半溶融ダイキャスト法で得られた成形品を採用した場合に顕著である。

また、焼付きを生じにくくすることができても、圧縮機構の強度と剛性は低いままであった。同じ吸入容積を確保しつつ圧縮機構を小型化するためには、渦巻き状の圧縮部材の厚みを小さくし、かつその高さを大きくする必要がある。しかし、強度と剛性が低いと、駆動時に圧縮部材が変形もしくは破断するおそれがある。かかる問題は、ねずみ鋳鉄品を採用した場合に顕著である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機構の強度と剛性を高めつつ、焼付きを防止することが目的とされる。

第１の発明にかかる圧縮機構は、スクロール圧縮機に用いられる圧縮機構であって、固定スクロールと、可動スクロールとを備える。固定スクロール及び可動スクロールのいずれか一方は、半溶融ダイキャスト法によって鋳鉄を成形した成形品であり、他方はねずみ鋳鉄品である。

第２の発明にかかる圧縮機構は、第１の発明にかかる圧縮機構であって、成形品の表面における黒鉛の面積率と、ねずみ鋳鉄品の表面における黒鉛の面積率との和が、１０％以上２０％以下である。

第３の発明にかかる圧縮機構は、第２の発明にかかる圧縮機構であって、成形品の黒鉛の面積率は、２％以上６％以下である。

第４の発明にかかる圧縮機構は、第１乃至第３の発明のいずれか一つにかかる圧縮機構であって、ねずみ鋳鉄品の引張強さは、２５０Ｎ／ｍｍ²以上３００Ｎ／ｍｍ²未満である。

第５の発明にかかる圧縮機構は、第１乃至第４の発明のいずれか一つにかかる圧縮機構であって、固定スクロールがねずみ鋳鉄品で、可動スクロールが成形品である。

第６の発明にかかる圧縮機構は、第５の発明にかかる圧縮機構であって、可動スクロールは、固定スクロール側に押し付けて配設される。

第７の発明にかかる圧縮機構は、第５または第６の発明にかかる圧縮機構であって、固定スクロール及び可動スクロールは、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材と、圧縮部材をそれぞれ固定する固定部材とを有する。固定スクロールの固定部材には、第１の空間と第２の空間とを連通する孔が設けられている。第１の空間は、固定スクロールの圧縮部材で形成され、渦巻き状に延びている。第２の空間は、可動スクロールとは反対側に位置する。可動スクロールの圧縮部材は、孔の第１の空間側の入り口を塞ぐことができる。

第８の発明にかかる圧縮機構は、第７の発明にかかる圧縮機構であって、可動スクロール側から見たときの孔は、その一部が固定スクロールの圧縮部材に重なっている。

第９の発明にかかる圧縮機構は、第５乃至第８の発明にいずれか一つにかかる圧縮機構であって、固定スクロール及び可動スクロールは、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材を有する。可動スクロールは、延長部材を更に有する。延長部材は、可動スクロールの圧縮部材の外周側の端から延びた部材であって、固定スクロールの圧縮部材とはかみ合わない。

第１０の発明にかかる圧縮機構は、第１乃至第９の発明のいずれか一つにかかる圧縮機構であって、固定スクロール及び可動スクロールは、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材をそれぞれ有する。固定スクロール及び可動スクロールのうち成形品に属する圧縮部材の厚みの、ねずみ鋳鉄品に属する圧縮部材の厚みに対する比が、成形品のヤング率の、ねずみ鋳鉄品のヤング率に対する比に基づいて算出された値に等しい。

第１１の発明にかかる圧縮機構は、第１０の発明にかかる圧縮機構であって、厚みの比が、ヤング率の比の逆数以下である。

第１２の発明にかかる圧縮機構は、第１０または第１１の発明にかかる圧縮機構であって、成形品のヤング率は、１７５ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下である。

第１３の発明にかかるスクロール圧縮機は、第１乃至第１２の発明のいずれか一つにかかる圧縮機構を備える。

第１４の発明にかかるスクロール圧縮機は、第１３の発明にかかるスクロール圧縮機であって、二酸化炭素を主成分として含む冷媒を圧縮する。

第１の発明にかかる圧縮機構によれば、固定スクロール及び可動スクロールのいずれか一方が半溶融ダイキャスト法による成形品で、他方がねずみ鋳鉄品であるので、いずれもが半溶融ダイキャスト法による成形品である場合に比べて、固定スクロールと可動スクロールとが焼付きにくい。

しかも、半溶融ダイキャスト法による成形品は、ねずみ鋳鉄品よりも強度と剛性が高いので、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材を有する固定スクロール及び可動スクロールにおいて、固定スクロール及び可動スクロールの両方にねずみ鋳鉄品を用いた場合よりも、圧縮部材の厚みを小さくすることができる。よって、同じ吸入容積を確保しつつ圧縮機構を小型化することができる。同じサイズの圧縮機構を採用した場合には、吸入容積を大きくすることができる。

さらに、半溶融ダイキャスト法による成形品は、ねずみ鋳鉄品よりも剛性が高いので、圧縮時の圧力による圧縮機構の変形を防止することができる。よって、圧縮ガスが圧縮機構から漏れることがほとんどなく、以って圧縮機効率の低下を防止することができる。

第２の発明にかかる圧縮機構によれば、黒鉛の面積率の和が大きいので、固定スクロールと可動スクロールとの焼付きを防止しやすい。

第３の発明にかかる圧縮機構によれば、成形品において焼付き防止に必要な黒鉛面積率を確保することができる。よって、固定スクロールと可動スクロールとが焼付きにくい。

第４の発明にかかる圧縮機構によれば、変形や破断を防止するのに必要な強度と剛性を確保することができる。

第５の発明にかかる圧縮機構によれば、半溶融ダイキャスト法による成形品は強度と剛性が高いので、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材を有する固定スクロール及び可動スクロールにおいて、固定スクロール及び可動スクロールの両方にねずみ鋳鉄品を用いた場合よりも、圧縮部材の厚みを小さくすることができる。よって、同じ吸入容積を確保しつつ圧縮機構を小型化することができる。同じサイズの圧縮機構を採用した場合には、吸入容積を大きくすることができる。しかも、可動スクロールを軽くすることができ、以って可動スクロールの駆動に必要なトルクを低減することができる。さらには、半溶融ダイキャスト法による成形品を用いることによるコストの増大を抑えることができる。

第６の発明にかかる圧縮機構によれば、固定スクロールと、可動スクロールの圧縮部材との間に隙間が生じるのを防止でき、以って圧縮機効率の低下が防止できる。しかも、可動スクロールは半溶融ダイキャスト法による成形品であって強度と剛性が高いので、固定スクロールに押し付けても変形しにくい。

第７の発明にかかる圧縮機構によれば、孔を設けたことによる圧縮機効率の低下を防止できる。これは、可動スクロールの圧縮部材が孔を横切る際に、孔の入り口が圧縮部材の両側に開口することがない。すなわち、圧縮部材で仕切られた第１の空間が孔を介して連通しない。

第８の発明にかかる圧縮機構によれば、第１の空間側の入り口の面積よりも第２の空間側の出口の面積を大きくすることができる。よって、圧縮ガスの抜けを良くすることができる。

第９の発明にかかる圧縮機構によれば、第２の部分を設けることで、渦巻きの中心とは反対側にある第１の部分の端の強度と剛性が高まる。よって、第１の部分の加工時の変形が防止できる。

第１０の発明にかかる圧縮機構によれば、ヤング率の比に基づいて厚みの比を算出することで、成形品の方の圧縮部材の撓み量と、ねずみ鋳鉄品の方の圧縮部材の撓み量をほぼ等しくすることができる。よって、当該圧縮部材が撓むことによる圧縮機効率の低下を防止することができる。

第１１の発明にかかる圧縮機構によれば、成形品の方の圧縮部材の厚みを小さくすることができるので、圧縮機構を小型化することができる。

第１２の発明にかかる圧縮機構によれば、成形品の撓みによる圧縮機効率の低下がほとんど生じない。

第１３の発明にかかるスクロール圧縮機によれば、圧縮機構において、固定スクロールと可動スクロールの焼付きが防止される。よって、スクロール圧縮機が故障しにくい。

第１４の発明にかかるスクロール圧縮機によれば、二酸化炭素を冷媒に用いた場合であっても、スクロール圧縮機の圧縮機効率を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかるスクロール圧縮機１を概念的に示す図である。なお、図１には方向９１が示されており、以下では方向９１の矢印の先側を「上側」、それとは反対側を「下側」という。

スクロール圧縮機１は、ケース１１と、圧縮機構１５とを備える。ケース１１は筒状であって、方向９１に沿って延びている。圧縮機構１５はケース１１内に収納されている。

図２は、図１に示される位置II−IIでの圧縮機構１５の断面を示す図である。圧縮機構１５は、固定スクロール２４と可動スクロール２６とを有し、冷媒を圧縮する（図１及び図２）。冷媒には、例えば二酸化炭素を主成分として含むものが採用できる。

固定スクロール２４は、鏡板２４ａと圧縮部材２４ｂとを含む。鏡板２４ａは、ケース１１の内壁１１ａに固定されており、圧縮部材２４ｂは、鏡板２４ａの下側に連結されている（図１）。圧縮部材２４ｂは、渦巻き状に延びており、渦巻きの間に溝２４ｃを形成している（図２）。なお、鏡板２４ａは、圧縮部材２４ｂを固定する固定部材と把握することができる。

可動スクロール２６は、鏡板２６ａ及び圧縮部材２６ｂを有する。圧縮部材２６ｂは、鏡板２６ａの上側に連結されており（図１）、渦巻き状に延びる（図２）。なお、鏡板２６ａは、圧縮部材２６ｂを固定する固定部材と把握することができる。

圧縮部材２６ｂは、固定スクロール２４の溝２４ｃに収まる（図２）。圧縮機構１５では、圧縮部材２４ｂと圧縮部材２６ｂとの間の空間４０が、鏡板２４ａ，２６ａで密閉されることで、圧縮室として用いられる（図１）。

以下では、圧縮機構１５に関し、固定スクロール２４及び可動スクロール２６に用いられる材質、圧縮部材２４ｂ，２６ｂの形状、及び固定スクロール２４に設けられるリリーフ孔について、それぞれ第１乃至第３の実施の形態で説明する。

第１の実施の形態．
本実施の形態にかかる圧縮機構１５では、固定スクロール２４と可動スクロール２６とで用いられる材質が互いに異なる。

具体的には、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のいずれか一方は、半溶融ダイキャスト法によって鋳鉄を成形した成形品（以下、「半溶融ダイキャスト成形品」という。）である。半溶融ダイキャスト成形品には、引張強さが６００Ｎ／ｍｍ²以上９００Ｎ／ｍｍ²以下のものを採用することができる。

そして他方は、ねずみ鋳鉄品である。ねずみ鋳鉄品には、引張強さが２５０Ｎ／ｍｍ²以上３００Ｎ／ｍｍ²未満のものが採用できる。これは、変形や破断を防止するのに必要な強度と剛性を確保することができるからである。なお、引張強さが２５０Ｎ／ｍｍ²以上３００Ｎ／ｍｍ²未満のねずみ鋳鉄品は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）でＦＣ２５０として規格されている。

図３は、圧縮機構１５の耐焼付き面圧（ＭＰａ）、黒鉛面積率（％）、及び硬度（ＨＲＢ）のそれぞれの値を示す表である。ここで、耐焼付き面圧は、耐焼付き性試験において、焼付きが発生した面圧である。なお、耐焼付き性試験は、ディスク状に成形したもの（以下、「ディスク」という。）の表面上を、ピン状に成形したもの（以下、「ピン」という。）を所定の条件で摺動させて行う。所定の条件は、ディスクとピンとを、Ｒ４１０Ａ冷媒とエーテル油（１００℃）との混合液に浸した状態で、ピンを平均速度２．０（ｍ／ｓ）で摺動させる。そして、ピンとディスクとの面圧を変化させて、焼付きが発生する面圧を測定する。黒鉛面積率は、単位面積当たりに黒鉛が占める面積の比率である。

なお図３では、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のいずれか一方を摺動部材Ａと、他方を摺動部材Ｂと表し、それぞれの黒鉛面積率（％）と硬度（ＨＲＢ）も示されている。以下では、摺動部材Ａの黒鉛面積率と、摺動部材Ｂの黒鉛面積率との足し合わせたものを、単に「黒鉛面積率」という。

図３には、ピン状の半溶融ダイキャスト成形品と、ディスク状のねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）とを用いて、耐焼付き性試験を行ったときの結果（図３では「半溶融ダイキャスト成形品／ＦＣ２５０」と表している。）が示されている。また、この結果と比較するために、ピン及びディスクに同じ材質を用いて耐焼付き性試験を行った結果も示されている。

同じ材質を用いた場合として、図３には、
１．ねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）のピンとディスクを用いた場合（図３では「ＦＣ２５０同士」と表している。）と、
２．半溶融ダイキャスト法で成形したピンとディスクを用いた場合（図３では「半溶融ダイキャスト成形品同士」と表している）と
が例示されている。

図３に示されるとおり、「半溶融ダイキャスト成形品／ＦＣ２５０」では、耐焼付き面圧は１５２（ＭＰａ）である。黒鉛面積率は１０〜２０（％）であり、摺動部材Ａの黒鉛面積率は２〜６（％）、摺動部材Ｂの黒鉛面積率は８〜１４（％）である。硬度は、摺動部材ＡでＨＲＢ９０〜ＨＲＢ１００、摺動部材ＢでＨＲＢ９０〜ＨＲＢ１００である。なお、図３では、摺動部材Ａが半溶融ダイキャスト成形品で、摺動部材Ｂがねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）である場合の値が示されている。

他方、「ＦＣ２５０同士」では、耐焼付き面圧は１６９（ＭＰａ）である。黒鉛面積率は２８（％）であり、摺動部材Ａ及びＢのそれぞれの黒鉛面積率は１４（％）である。硬度は、摺動部材Ａ及びＢのそれぞれでＨＲＢ９３である。

「半溶融ダイキャスト成形品同士」では、耐焼付き面圧は１４０（ＭＰａ）である。黒鉛面積率は８（％）であり、摺動部材Ａ及びＢのそれぞれの黒鉛面積率は４．０（％）である。硬度は、摺動部材Ａ及びＢのそれぞれでＨＲＢ９８である。

図３に示される試験結果によれば、耐焼付き面圧に関しては、「半溶融ダイキャスト成形品同士」よりも「半溶融ダイキャスト成形品／ＦＣ２５０」の方が大きい。理由を以下に説明する。

図４は、黒鉛面積率と耐焼付き面圧との関係をグラフで示した図である。図４に示されるグラフによれば、黒鉛面積率が高いほど、耐焼付き面圧が大きくなることがわかる。すなわち、「半溶融ダイキャスト成形品同士」よりも「半溶融ダイキャスト成形品／ＦＣ２５０」の方が、黒鉛面積率が大きいので、耐焼付き面圧も大きくなっている。

「半溶融ダイキャスト成形品／ＦＣ２５０」では、ねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）の黒鉛面積率は８〜１４（％）であり、黒鉛面積率が２〜６（％）である半溶融ダイキャスト成形品に比べて著しく大きい。ピンとディスクとの間の黒鉛面積率の著しい差は、耐焼付き面圧を大きくする一つの要因であると考えることができる。なお、成形品において焼付きを防止するためには、少なくとも２（％）程度の黒鉛面積率が必要である。

以上より、本実施の形態にかかる圧縮機構１５によれば、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のいずれにも半溶融ダイキャスト成形品を用いた場合よりも、固定スクロール２４と可動スクロール２６との焼付きを防止することができる。

しかも、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のいずれにもねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）を用いた場合よりも、硬度が高く、強度と剛性も高い。よって、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のうち半溶融ダイキャスト成形品の方のスクロール部材について、圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）の厚みｄ２（ｄ１）を小さくし（図２）、かつその高さを大きくすることができ、以って圧縮機効率を低下させずに圧縮機構１５を小型化することができる。同じサイズの圧縮機構１５を採用した場合には、吸入容積を大きくすることができる。

圧縮機構１５において、半溶融ダイキャスト成形品の黒鉛面積率は４〜６（％）であることが好ましい。なぜなら、半溶融ダイキャスト成形品の硬度がＨＲＢ９０に近くなるので（ＨＲＢ９０〜ＨＲＢ９５）、半溶融ダイキャスト成形品の加工性が向上するからである。

また、圧縮機構１５において、固定スクロール２４にねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）、可動スクロール２６に半溶融ダイキャスト成形品をそれぞれ採用することが好ましい。なぜなら、半溶融ダイキャスト成形品は強度と剛性が高いので、これを可動スクロール２６に適用することで、圧縮部材２６ｂの厚みや鏡板２６ａの厚みを小さくすることができるからである。

これにより、同じ吸入容積を確保しつつ圧縮機構１５を小型化することができる。同じサイズの圧縮機構１５においては、吸入容積を大きくすることができる。しかも、可動スクロール２６を軽くすることができ、以って可動スクロール２６の駆動に必要なトルクを低減することができる。さらには、半溶融ダイキャスト成形品を用いることによるコストの増大を抑えることができる。

可動スクロール２６は、固定スクロール２４側に押し付けて配設される。これは、固定スクロール２４と、可動スクロール２６の圧縮部材２６ｂとの間に隙間が生じるのを防止するため、すなわち圧縮機効率が低下するのを防止するためである。

押し付けて配設した態様では、可動スクロール２６に半溶融ダイキャスト成形品を採用する。なぜなら、可動スクロール２６の強度と剛性が高まるので、可動スクロール２６が固定スクロール２４に押し付けられても、圧縮部材２６ｂが変形しないからである。

第２の実施の形態．
本実施の形態では、第１の実施の形態で説明した圧縮機構１５の形状について説明する。

＜圧縮部材の厚み＞
第１の実施の形態で説明したとおり、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のいずれか一方に半溶融ダイキャスト成形品を用いることで、半溶融ダイキャスト成形品の方のスクロール部材の強度と剛性が増す。これにより、半溶融ダイキャスト成形品の方のスクロール部材は、破断しにくく、かつ撓みにくくなる。

他方で、スクロール部材の強度と剛性が増すと、半溶融ダイキャスト成形品の方の圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）の厚みｄ２（ｄ１）を小さくすることができる。しかし、半溶融ダイキャスト成形品について、その強度はＦＣ２５０の強度の２．４〜３．６倍（６００〜９００ＭＰａ／２５０ＭＰａ）であるのに対し、剛性はＦＣ２５０の剛性の１．６〜１．７倍（１７５〜１９０ＧＰａ／１１０ＧＰａ）程度でしかない。このため、破断の生じない厚みｄ２（ｄ１）を強度に基づいて決めると、圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）は撓みやすくなってしまう。

そこで、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のうち、半溶融ダイキャスト成形品の方の圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）の厚みｄ２（ｄ１）の、ねずみ鋳鉄品の方の圧縮部材２４ｂ（２６ｂ）の厚みｄ１（ｄ２）に対する比ｄ２／ｄ１（ｄ１／ｄ２）を、半溶融ダイキャスト成形品のヤング率の、ねずみ鋳鉄品のヤング率に対する比αに基づいて算出する。

例えば、固定スクロール２４にねずみ鋳鉄品、可動スクロール２６に半溶融ダイキャスト成形品をそれぞれ採用した場合には、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２の、圧縮部材２４ｂの厚みｄ１に対する比ｄ２／ｄ１を、ヤング率の比αに基づいて算出した値に等しくする。

ヤング率の比αには１．６程度の値が採用される。また、半溶融ダイキャスト成形品の撓みによる圧縮機効率の低下を防止するという観点からは、半溶融ダイキャスト成形品のヤング率は、１７５（ＧＰａ）以上１９０（ＧＰａ）以下であることが好ましい。

ヤング率の比に基づいて算出された比ｄ２／ｄ１（ｄ１／ｄ２）になるように、厚みｄ１，ｄ２を決めることで、圧縮部材２４ｂの撓み量と、圧縮部材２６ｂの撓み量をほぼ等しくすることができる。よって、圧縮機構１５において、圧縮部材２４ｂ，２６ｂが撓むことによる圧縮機効率の低下を防止することができる。

圧縮機構１５の小型化や大容量化を優先する場合、半溶融ダイキャスト成形品の方のスクロール部材の厚みｄ２（ｄ１）を小さくするという観点からは、厚みの比ｄ２／ｄ１（ｄ１／ｄ２）を、ヤング率の比αの逆数（＝１／α）以下にする。

固定スクロール２４に半溶融ダイキャスト成形品を、可動スクロール２６にねずみ鋳鉄品をそれぞれ採用した場合には、圧縮部材２４ｂの厚みｄ１の、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２に対する比ｄ１／ｄ２を、ヤング率の比αに基づいて算出する。かかる態様においても、上述したのと同様に圧縮部材２４ｂ，２６ｂのそれぞれの撓み量をほぼ等しくすることができる。

＜圧縮部材の形状＞
図５は、図２で示される形状とは異なる形状を呈する圧縮機構１５を示す図である。図５では、図１に示される位置II−IIでの断面が示されている。

第１の実施の形態で述べたように、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のうち半溶融ダイキャスト成形品の方のスクロール部材について、圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）の厚みｄ２（ｄ１）を小さくすることができる。そして、圧縮機構１５の駆動時の圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）の撓みを考慮した場合には、圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）の鏡板２６ａ（２４ａ）からの高さｈ２（ｈ１）の、厚みｄ２（ｄ１）に対する比ｈ２／ｄ２（ｈ１／ｄ１）は、１３以上１９以下であることが好ましい。

固定スクロール２４では、圧縮部材２４ｂの外周側の端２４ｂ２が、固定スクロール２４に属する他の部材２４ｄによって支持されている。このため、固定スクロール２４に半溶融ダイキャスト成形品を採用して、厚みｄ１を小さくしても、圧縮部材２４ｂの加工は困難になりにくい。

一方、可動スクロール２６では、圧縮部材２６ｂの外周側の端２６ｂ２が、固定スクロール２４のようには固定されていない。このため、圧縮部材２６ｂを加工する際、特に外周側の端２６ｂ２の部分を加工する際には、撓みが生じるため、圧縮部材２６ｂの加工が困難である。

また、半溶融ダイキャスト成形品について、その強度はＦＣ２５０の強度の２．４〜３．６倍（６００〜９００ＭＰａ／２５０ＭＰａ）であるのに対し、剛性はＦＣ２５０の剛性の１．６〜１．７倍（１７５〜１９０ＧＰａ／１１０ＧＰａ）程度でしかない。このため、破断の生じない厚みｄ２（ｄ１）を強度に基づいて決めると、圧縮部材２６ｂ（２４ｂ）は撓みやすくなってしまう。

そこで、半溶融ダイキャスト成形品が採用された可動スクロール２６について、圧縮部材２６ｂの外周側の端２６ｂに近い部分の、加工前の厚みを他の部分の厚みよりも大きくする。これにより、精度良く圧縮部材２６ｂを加工することができる。

図６乃至図８はいずれも、加工前の圧縮部材２６ｂの形状を示す図である。なお、図６乃至図８では、可動スクロール２６の圧縮部材２６ｂについて、外周側の端２６ｂ２近傍の部分のみが示されている。

図６では、端２６ｂ２近傍の部分が圧縮部材２６ｂの他の部分に比べて、外側に向かって厚くなっている（厚みｄ１２）。この場合、端２６ｂ２近傍の部分の加工は以下のように行う。

すなわち、内側の面に仕上げ加工を施す。このとき、端２６ｂ２近傍の部分は外側に向かって厚くなっているので、内側の面に仕上げ加工を施してもほとんど撓まない。よって、仕上げ加工が容易である。

その後、厚くなっている部分を削って、端２６ｂ２近傍の部分を仕上げる。なお、図６では加工後の圧縮部材２６ｂが破線で示されている。

図７では、端２６ｂ２近傍の部分が圧縮部材２６ｂの他の部分に比べて、内側に向かって厚くなっている（厚みｄ１３）。この場合、端２６ｂ２近傍の部分の加工は以下のように行う。

すなわち、外側の面に仕上げ加工を施す。このとき、端２６ｂ２近傍の部分は内側に向かって厚くなっているので、外側の面に仕上げ加工を施してもほとんど撓まない。よって、仕上げ加工が容易である。

その後、厚くなっている部分を削って、端２６ｂ２近傍の部分を仕上げる。なお、図７では加工後の圧縮部材２６ｂが破線で示されている。

図８では、端２６ｂ２近傍の部分が圧縮部材２６ｂの他の部分に比べて、外側及び内側の両方に向かって厚くなっている（厚みｄ１４）。この場合、端２６ｂ２近傍の部分の加工は以下のように行う。

すなわち、外側または内側の面に、荒削り加工及び仕上げ加工をこの順に施す。例えば、内側の面に荒削り加工及び仕上げ加工を施す場合には、端２６ｂ２近傍の部分は外側に向かって厚くなっているので、内側の面にこれらの加工を施してもほとんど撓まない。よって、内側の面の加工が容易である。

その後、外側に厚くなっている部分を削って仕上げる。外側の面に荒削り加工及び仕上げ加工を施す場合も同様である。なお、図８では加工後の圧縮部材２６ｂが破線で示されている。

例えば図９に示されるように、端２６ｂ２の部分を長めに成形しておいても良い。具体的には、可動スクロール２６は、延長部材２６ｂ４を更に有する。延長部材２６ｂ４は、圧縮部材２６ｂの外周側の端２６ｂ２から延びた部材であって、固定スクロール２４の圧縮部材２４ｂとはかみ合わない。

図９に示される可動スクロール２６によれば、延長部材２６ｂ４を設けることで、圧縮部材２６ｂの外周側の端２６ｂ２の強度と剛性が高まる。よって、圧縮部材２６ｂの加工時の変形が防止できる。

圧縮部材２６ｂの加工後は、延長部材２６ｂ４はそのまま残しておいても良いし、削り取っても良い。ただし、延長部材２６ｂ４をそのまま残しておく場合には、以下の問題がある。

すなわち、図１０及び図１１に示されているように、圧縮部材２６ｂの外周側の端の近傍において、固定スクロール２４の鏡板２４ａに、冷媒を吸入する孔４１ｂ（以下、「吸入用の孔」という。）が設けられている。このため、圧縮機構１５の駆動時に、延長部材２６ｂ４が吸入用の孔４１ｂに被されると、吸入圧力の損失が生じて、延いては圧縮機効率の低下を招くおそれがある。

そこで、延長部材２６ｂ４は、駆動時において、吸入用の孔４１ｂに被さらないように設計する。そして、図１０及び図１１に示されるように、延長部材２６ｂ４の側面が半径ｒの円弧を呈する場合には、以下のように設計する。

すなわち、圧縮機構１５の駆動時において延長部材２６ｂ４が吸入用の孔４１ｂに最も近づいたときの、延長部材２６ｂ４と吸入用の孔４１ｂとの距離ｄ３を半径ｒ以上とする（図１０）。

そして、固定スクロール２４の、可動スクロール２６の圧縮部材２６ｂとのシールポイントＳＰから、半径ｒ以上の距離ｄ４だけ離れて、円弧状を呈した延長部材２６ｂ４の側面を位置させる（図１１）。

図１２は、シールポイントＳＰでの圧縮部材２６ｂの撓み量ΔＳの、厚みｄ２に対する比ΔＳ／ｄ２と、延長部材２６ｂ４の長さＬ２の、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２に対する比Ｌ２／ｄ２との関係をグラフで示す図である。

比ΔＳ／ｄ２は１０以下であることが望ましい。なぜなら、固定スクロール２４の圧縮部材２４ｂと、可動スクロール２６の圧縮部材２６ｂとの間に、圧縮機効率を低下させない程度で隙間を設けることができるからである。かかる隙間を設けることで、圧縮部材２４ｂ，２６ｂ同士の干渉を低減することができ、以って騒音や破損を低減することができる。

よって、延長部材２６ｂ４の長さＬ２は、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２との関係では、長さＬ２の厚みｄ２に対する比Ｌ２／ｄ２が０．３以上であることが望ましい。これは、上述した比ｈ２／ｄ２の範囲（１３以上１９以下）のうち、比ｈ２／ｄ２に下限値（１３）を採用した場合に特に望ましい（図１２）。比ｈ２／ｄ２に上限値（１９）を採用した場合には、比Ｌ２／ｄ２は２．６以上であることが望ましい（図１２）。

延長部材２６ｂ４の高さは、圧縮部材２６ｂの高さｈ２に比べて小さくても良い。

第３の実施の形態．
本実施の形態では、固定スクロール２４にねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）、可動スクロール２６に半溶融ダイキャスト成形品をそれぞれ採用した圧縮機構１５に関し、固定スクロールに設けられるリリーフ孔について説明する。

まず、リリーフ孔について従来例を、図１３を用いて説明する。リリーフ孔２４２は、固定スクロール２４に設けられている。具体的には、渦巻き状を呈する圧縮部材２４ｂの間の位置で、鏡板２４ａに設けられている。リリーフ孔２４２は、圧縮室（空間４０）と、後述の実施例で説明する空間４５（図１）とを連通する。なお、空間４５は、固定スクロール２４の鏡板２４ａに対して可動スクロール２６とは反対側に位置する（図１）。

従来は、固定スクロール２４及び可動スクロール２６のいずれにも、例えばねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）が用いられており、圧縮部材２４ｂの厚みｄ１は、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２とはほぼ同じであった。そして、ねずみ鋳鉄品（ＦＣ２５０）を用いる場合には、圧縮部材２４ｂ，２６ｂの強度と剛性を高めるために、厚みｄ１，ｄ２を大きくする必要があった。

可動スクロール２６の圧縮部材２６ｂの両側の圧縮室（空間４０）が、リリーフ孔２４２を介して連通することを防止すべく、リリーフ孔２４２の直径を、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２以下にする必要があった。しかし、厚みｄ２は大きいので、リリーフ孔２４２の直径を大きくすることができ、以って冷媒は、リリーフ孔２４２を容易に通り抜けることができた。

しかし、図１４に示されるように、半溶融ダイキャスト成形品である可動スクロール２６に属する圧縮部材２６ｂの厚みｄ２を小さくすると、リリーフ孔２４１の断面積が従来のリリーフ孔２４２（図１３）の断面積と同じのままでは、圧縮機構１５の圧縮室（空間４０）を圧縮部材２４ｂで仕切ってできた二つの部分が連通して、圧縮機効率が低下してしまう。

また、図１５に示されるように、単にリリーフ孔２４１の断面積を小さくしたのでは、冷媒がリリーフ孔２４１を通り抜けにくくなる。

図１６は、第１及び第２の実施の形態で説明した圧縮機構１５に適用できるリリーフ孔２４１を概念的に示す図である。なお図１６では、圧縮機構１５について方向９１に沿う断面が示されている。

リリーフ孔２４１は、圧縮室（空間４０）からの入り口の直径ｒ１が、可動スクロール２６に属する圧縮部材２６ｂの厚みｄ２以下である（図１６）。そして、リリーフ孔２４１の空間４５側の断面積Ｓ２は、入り口付近の断面積Ｓ１よりも大きい（図１６）。

かかるリリーフ孔２４１によれば、可動スクロール２６に属する圧縮部材２６ｂの厚みｄ２が小さくても、圧縮部材２６ｂで仕切られた空間４０の一方と他方とがリリーフ孔２４１を介して連通することがない。よって、圧縮機効率が低下することを防止できる。

しかも、リリーフ孔２４１の空間４５側の断面積Ｓ２が大きいので、リリーフ孔２４１に入った冷媒は空間４５へと流れやすい。すなわち、圧縮ガスの抜けが良くなる。

図１６に示されるリリーフ孔２４１は、断面積の異なる二つの孔を組み合わせたものであるが、例えば図１７乃至図２１に示されるリリーフ孔２４１であっても良い。

図１７は、圧縮機構１５について方向９１に沿う断面を示す図である。図１７では、リリーフ孔２４１は、入り口から空間４５に行くに従って、断面積が大きくなっている。この場合も、図１６に示されるリリーフ孔２４１と同様の効果が得られる。

図１８は、図１に示される位置II−IIにおける圧縮機構１５の断面を示す図である。図１９は、図１８に示される圧縮機構１５について、方向９１に沿う断面を示す図である。図１８及び図１９では、リリーフ孔２４１に、従来のリリーフ孔２４２（図１３）とほぼ同じ大きさのものが採用されている。ただし、リリーフ孔２４１の一部が、固定スクロール２４に属する圧縮部材２４ｂによって塞がっている（図１８）。換言すれば、可動スクロール２６側から見たときのリリーフ孔２４１は、その一部が固定スクロール２４の圧縮部材２４ｂに重なっている。

かかるリリーフ孔２４１によれば、リリーフ孔２４１の入り口の断面積Ｓ１は小さく、空間４５側の断面積Ｓ２は大きい（図１９）。よって、図１６に示されるリリーフ孔２４１と同様の効果が得られる。

図２０及び図２１では、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２よりも直径ｒ１が小さいリリーフ孔２４１が、鏡板２４ａに複数設けられている。例えば、楕円形状のリリーフ孔を鏡板２４ａに設けても良い。

図２１では、本発明の実施の形態において採用される吐出用の孔４１が実線で、従来の吐出用の孔４１ａが破線で示されている。吐出用の孔４１は、従来の吐出用の孔４１ａよりも断面積が小さい。これは、圧縮部材２６ｂの厚みｄ２を小さくしたことに起因した設計上の変更である。

吐出用の孔４１の断面積が小さくなると、孔４１からの冷媒の吐出量が小さくなる。しかし、図２１では、リリーフ孔２４１が複数設けられているので、これらを圧縮した冷媒の吐出用の孔として補助的に用いることで、吐出量の減少を防止することができる。

具体的には、リリーフ孔２４１を介して冷媒が吐出される空間を、吐出用の孔４１を介して冷媒が吐出される空間と同じにする。本実施の形態では、リリーフ孔２４１及び吐出用の孔４１から吐出された冷媒は、いずれも空間４５へと導かれる（図１、図１９）。これにより、リリーフ孔２４１から排出された冷媒を、圧縮機構１５で圧縮した冷媒として用いることができる。

＜スクロール圧縮機の構造＞
スクロール圧縮機１の構造を、図１を用いてより詳細に説明する。圧縮機１は、ケース１１及び圧縮機構１５の他に、オルダムリング２、固定部材１２、モータ１６、クランク軸１７、吸入管１９、吐出管２０、及び軸受６０を備える。

ケース１１は筒状であって、方向９１に沿って延びている。オルダムリング２、固定部材１２、モータ１６、クランク軸１７、及び軸受６０は、ケース１１内に収納されている。

モータ１６は、固定子５１と回転子５２とを有する。固定子５１は環状であって、ケース１１の内壁１１ａに固定されている。回転子５２は、固定子５１の内周側に設けられ、固定子５１にエアギャップを介して対向している。

クランク軸１７は、方向９１に沿って延び、主軸１７ａと偏心部１７ｂとを有する。主軸１７ａは、回転軸９０を中心として回転する部分であって、回転子５２に接続されている。偏心部１７ｂは、回転軸９０から偏って配置された部分であって、主軸１７ａの上側に接続されている。クランク軸１７の下側の端は、軸受６０で摺動自在に支持されている。

固定部材１２は、具体的に図１ではハウジングであって、ケース１１の内壁１１ａに隙間なく嵌められている。例えば圧入や焼ばめ等の方法で、固定部材１２は内壁１１ａに嵌められる。固定部材１２は、シールを介して内壁１１ａに嵌められても良い。

固定部材１２は、内壁１１ａに隙間なく嵌められるので、固定部材１２の下側に位置する空間２８と、上側に位置する空間２９とを隙間なく仕切る。よって、固定部材１２は、空間２８と空間２９との間に生じた圧力差を維持することができる。なお、空間２８の圧力は高く、空間２９の圧力は低い。

固定部材１２には、上側に開口した窪み３１が、回転軸９０近傍に設けられている。窪み３１には、クランク軸１７の偏心部１７ｂが収まる。更に、固定部材１２は軸受３２及び孔３３を有する。クランク軸１７の主軸１７ａが孔３３を貫通した状態で、軸受３２は主軸１７ａを支持する。

固定スクロール２４の上側の面は凹状を呈する。当該面のうち凹状を呈する部分４２で囲まれた空間４５は、蓋４４で塞がれている。蓋４４は、圧力の異なる二つの空間、すなわち空間４５と、その上側の空間２９とを仕切る。

可動スクロール２６は、更に軸受２６ｃを備える。軸受２６ｃは、鏡板２６ａの下側に連結されており、クランク軸１７の偏心部１７ｂを摺動自在に支持する。

＜冷媒の流れ＞
スクロール圧縮機１内での冷媒の流れを、図１を用いて説明する。なお図１では、冷媒の流れを矢印で示す。吸入管１９から冷媒が吸入され、圧縮機構１５の圧縮室（空間４０）へと導かれる。圧縮室（空間４０）で圧縮された冷媒は、固定スクロール２４の中心近傍に設けられた吐出用の孔４１から、空間４５へと排出される。よって、空間４５の圧力は高い。他方、蓋４４で空間４５とは仕切られた空間２９の圧力は小さいままである。

空間４５内の冷媒は、固定スクロール２６に設けられた孔４６、及び固定部材１２に設けられた孔４８をこの順に通って、固定部材１２の下側の空間２８へと流れる。空間２８では冷媒は、案内板５８によって隙間５５へ導かれる。ここで隙間５５は、固定子５１の側面の一部分と、ケース１１との間に設けられている。

そして、隙間５５を通ってモータ１６の下側に流れた冷媒は、モータ１６のエアギャップ、または隙間５６通って、吐出管２０へと流れる。ここで、隙間５６は、固定子５１の側面の他の一部分とケース１１との間に設けられている。

本発明の実施の形態にかかるスクロール圧縮機を概念的に示す断面図である。 図１に示される位置II−IIでの圧縮機構１５の断面を示す図である。 耐焼付き面圧、黒鉛面積率、硬度のそれぞれの値を示す図である。 黒鉛面積率と耐焼付き面圧との関係をグラフで示した図である。 図２で示される形状とは異なる形状を呈する圧縮機構１５を示す図である。 外周側の端の部分の厚みが大きい圧縮部材を概念的に示す図である。 外周側の端の部分の厚みが大きい圧縮部材を概念的に示す図である。 外周側の端の部分の厚みが大きい圧縮部材を概念的に示す図である。 延長部材を設けた可動スクロールを概念的に示す図である。 延長部材を設けた可動スクロールを概念的に示す図である。 延長部材を設けた可動スクロールを概念的に示す図である。 撓み量ΔＳの厚みｄ２に対する比と、長さＬ２の厚みｄ２に対する比との関係をグラフで示す図である。 リリーフ孔の従来例を示す図である。 従来例において圧縮部材の厚みを小さくした態様を示す図である。 従来例においてリリーフ孔を細くした態様を示す図である。 圧縮機構１５に適用できるリリーフ孔２４１を概念的に示す図である。 圧縮機構１５に適用できるリリーフ孔２４１を概念的に示す図である。 圧縮機構１５に適用できるリリーフ孔２４１を概念的に示す図である。 リリーフ孔について、方向９１に沿う断面を示す図である。 リリーフ孔２４１を鏡板２４ａに複数設けた圧縮機構を示す図である。 リリーフ孔２４１を鏡板２４ａに複数設けた圧縮機構を示す図である。

符号の説明

１ スクロール圧縮機
１５ 圧縮機構
２４ 固定スクロール
２６ 可動スクロール
２４ａ，２６ａ 鏡板（固定部材）
２４ｂ，２６ｂ 圧縮部材
２６ｂ２ 端
２６ｂ４ 延長部材
４０，４５ 空間
２４１ リリーフ孔
ｄ１，ｄ２ 厚み
ｄ１／ｄ２，ｄ２／ｄ１ 比

Claims (14)

1. スクロール圧縮機（１）に用いられる圧縮機構（１５）であって、
   固定スクロール（２４）と、
   可動スクロール（２６）と
   を備え、
   前記固定スクロール及び前記可動スクロールのいずれか一方は、半溶融ダイキャスト法によって鋳鉄を成形した成形品であり、他方はねずみ鋳鉄品である、圧縮機構。
2. 前記成形品の表面における黒鉛の面積率と、前記ねずみ鋳鉄品の表面における黒鉛の面積率との和が、１０％以上２０％以下である、請求項１記載の圧縮機構。
3. 前記成形品の前記黒鉛の前記面積率は、２％以上６％以下である、請求項２記載の圧縮機構。
4. 前記ねずみ鋳鉄品の引張強さは、２５０Ｎ／ｍｍ²以上３００Ｎ／ｍｍ²未満である、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の圧縮機構。
5. 前記固定スクロール（２４）が前記ねずみ鋳鉄品で、前記可動スクロール（２６）が前記成形品である、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の圧縮機構。
6. 前記可動スクロール（２６）は、前記固定スクロール（２４）側に押し付けて配設される、請求項５記載の圧縮機構。
7. 前記固定スクロール（２４）及び前記可動スクロール（２６）は、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材（２４ｂ，２６ｂ）と、前記圧縮部材をそれぞれ固定する固定部材（２４ａ，２６ａ）とを有し、
   前記固定スクロールの前記固定部材には、前記固定スクロールの前記圧縮部材で形成される渦巻き状に延びた第１の空間（４０）と、前記可動スクロールとは反対側の第２の空間（４５）とを連通する孔（２４１）が設けられ、
   前記可動スクロールの前記圧縮部材（２６ｂ）は、前記孔の前記第１の空間側の入り口を塞ぐことができる、請求項５または請求項６記載の圧縮機構。
8. 前記可動スクロール側から見たときの前記孔は、その一部が前記固定スクロール（２４）の前記圧縮部材（２４ｂ）に重なっている、請求項７記載の圧縮機構。
9. 前記固定スクロール（２４）及び前記可動スクロール（２６）は、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材（２４ｂ，２６ｂ）を有し、
   前記可動スクロールは、
   自身に属する前記圧縮部材（２６ｂ）の外周側の端（２６ｂ２）から延びた部材であって、前記固定スクロールの前記圧縮部材とはかみ合わない延長部材（２６ｂ４）を更に有する、請求項５乃至請求項８のいずれか一つに記載の圧縮機構。
10. 前記固定スクロール（２４）及び前記可動スクロール（２６）は、互いにかみ合う渦巻き状に延びた圧縮部材（２４ｂ，２６ｂ）をそれぞれ有し、
    前記固定スクロール及び前記可動スクロールのうち前記成形品に属する前記圧縮部材（２４ｂ；２６ｂ）の厚み（ｄ１；ｄ２）の、前記ねずみ鋳鉄品に属する前記圧縮部材（２６ｂ；２４ｂ）の厚み（ｄ２；ｄ１）に対する比（ｄ１／ｄ２；ｄ２／ｄ１）が、前記成形品のヤング率の、前記ねずみ鋳鉄品のヤング率に対する比（α）に基づいて算出された値に等しい、請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の圧縮機構。
11. 前記厚みの前記比（ｄ１／ｄ２；ｄ２／ｄ１）が、前記ヤング率の前記比（α）の逆数以下である、請求項１０記載の圧縮機構。
12. 前記成形品の前記ヤング率は、１７５ＧＰａ以上１９０ＧＰａ以下である、請求項１０または請求項１１記載の圧縮機構。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一つに記載の圧縮機構（１５）を備える、スクロール圧縮機。
14. 二酸化炭素を主成分として含む冷媒を圧縮する、請求項１３記載のスクロール圧縮機。

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